高考化学：离子交换膜在电化学中的应用

高考化学:离子交换膜在电化学中的应用 离子交换膜在原电池和电解池中均有较广泛的应用，且常出常新。 1．离子交换膜的功能 使离子选择性定向迁移，其目的是平衡整个电解质的离子电荷守恒。 2．交换膜在电化学中的作用 (1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱 和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的 Cl2 进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所 制产品不纯，防止与阴极产生的 H2 混合发生爆炸)。 (2)用于物质的分离、提纯等。 (3)用于制备纯净的物质。 3．离子交换膜的类型 根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、 阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通 过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过，另外还有特殊离 子交换膜，只允许相应的离子通过。 4．离子交换膜类型的判断 根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型： (1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。 (2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。 (3)在利用电解原理制备物质时，选择离子交换膜的类型，既要考虑阴、阳极电极反应 式，同时也要考虑产品室和原料室在装置图中的位置。 如：利用电解 NaB(OH)4 溶液制备 H3BO3，装置图如下：阳极室放出 O2，消耗 OH－余出 H＋，则 H＋应向产品室移动，阴极室放出 H2，消耗 H ＋余出 OH－，则原料室中的 Na＋应向阴极室移动，B(OH)4－应向产品室移动，所以 a 膜、c 膜为阳离子交换膜、b 膜为阴离子交换膜，选择离子交换膜时产品室和原料室的位置也起 到关键性的作用。